GENERALITA' SUI SISTEMI OPERATIVI

GENERALITA' SUI SISTEMI OPERATIVI

COSA ACCADE QUANDO ACCENDIAMO IL PC

Il computer è formato da circuiti elettronici.
Per funzionare hanno bisogno di istruzioni che costituiscono i programmi.
Le istruzioni sono eseguite dal processore e sono scritte in linguaggio macchina binario.

ACCENSIONE

1. PARTE IL PROGRAMMA DI BOOTSTRAP
   All'accensione viene eseguito l'IPL Initial Program Loader che copia il programma di boot nella Ram e lo esegue.

2. Ogni componente hardware, appena viene alimentato, manda in esecuzione un programma di autodiagnostica POST (Power On Self Test), che è costituito da una serie di test che verificano il corretto funzionamento del dispositivo.
   
   

IN PARTICOLARE

1. dopo aver effettuato il POST della scheda madre, se tutti i test danno esito favorevole viene emesso un beep e si procede con l’analogo test della scheda video;

2. successivamente avviene il conteggio della memoria dinamica (ram)

3. controlli sulla tastiera, sul mouse e su tutte le periferiche di input

4. Al termine di queste operazioni il calcolatore può iniziare a operare e viene caricata in memoria una parte del sistema operativo, il kernel, o nucleo del sistema operativo
   

BIOS/UEFI

Tutte queste operazioni sono effettuate eseguendo le istruzioni presenti nel programma di boot; nei sistemi IBM sono un insieme di routine software alle quali è stato dato il nome di BIOS (Basic Input-Output System) sostituito in quasi tutti i PC a partire del 2010 da UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), che introduce importanti novità per quanto riguarda la sicurezza e l’interfaccia grafica, aggiungendo icone e schermate gestibili con il mouse

Il sistema operativo

Con sistema operativo (abbreviato in SO) si intende un gruppo di programmi che gestisce il funzionamento del computer agendo come intermediario tra l’utente e il calcolatore.
Il SO fa parte del software di base CHE è quello che serve alla macchina per funzionare.

COMPUTER SENZA SISTEMA OPERATIVO

Un computer appena uscito dalla fabbrica non è in grado di funzionare, ma può solo eseguire il boot e arrestarsi con un messaggio di errore quando rileva l’assenza del sistema operativo:
QUINDI BISOGNA INSTALLARE UN SISTEMA OPERATIVO PER FAR FUNZIONARE IL COMPUTER.
SI PUO' INSTALLARE UN SO A PAGAMENTO COME WINDOWS OPPURE UN SOFTWARE LIBERO COME LINUX.

PARTIZIONI

È possibile installare contemporaneamente due sistemi operativi sulla stessa macchina grazie alla suddivisione del disco fisso in due parti (che si chiamano partizioni del disco) e facendo scegliere all’utente, alla fine del programma di boot, con un menu, quale dei due sistemi deve essere caricato.

COMPITI DEL SISTEMA OPERATIVO

Il sistema operativo, più in dettaglio, svolge principalmente due compiti:

1 - è il gestore delle risorse hardware (CPU, memoria, periferiche) che vengono usate da specifici programmi per eseguire il proprio compito;

2 - fornisce il supporto all’utente per impartire i comandi necessari al funzionamento del computer, cioè fa da interfaccia tra l’hardware e il software applicativo.

DOVE VIENE CARICATO IL SISTEMA OPERATIVO

Il SO risiede sull’hard disk come tutti gli altri programmi e viene caricato nella memoria RAM all’accensione della macchina, o meglio, solo una sua parte viene caricata in memoria centrale: il nucleo (o kernel) che rimane sempre caricato in memoria.

STRUTTURA A CIPOLLA (ONION SKIN)

Il SO è formato da un insieme di programmi organizzati tra loro in modo tale che ciascuno di essi si occupi di un compito specifico, secondo uno schema detto “a buccia di cipolla” (dall’inglese onion skin), elaborato da H.M. Deitel nel 1983: in esso i programmi che occupano una posizione più interna interagiscono maggiormente con l’hardware, mentre i programmi collocati più all’esterno interagiscono maggiormente con l’utente.

STRUTTURA A CIPOLLA (ONION SKIN)

1° livello, nucleo (kernel);
2° livello, gestore della memoria centrale;
3° livello, gestore delle periferiche;
4° livello, file system;
5° livello, interfaccia con l’utente (shell) o interprete dei comandi;
6° livello, programmi applicativi.

STRUTTURA A CIPOLLA (ONION SKIN)

Grazie alla presenza della stratificazione del SO, l’utente può dialogare con la macchina senza avere conoscenze approfondite dell’hardware utilizzato: infatti ogni livello offre un insieme di comandi sempre più potenti che accedono a funzioni più evolute del sistema (gestione dei file, esecuzione dei programmi applicativi, operazioni complesse sulle periferiche) senza fare riferimento alla struttura fisica

LE PRIMITIVE

Ogni strato può essere visto come un modulo software, ossia un insieme di programmi che sono eseguiti sfruttando quanto è messo a disposizione dallo strato sottostante.
In altri termini, uno strato mette a disposizione un insieme di funzionalità, dette primitive, che possono essere invocate dai programmi dei livelli superiori. Prendiamo, ad esempio, lo strato relativo alla gestione della memoria. I programmi presenti in questo livello possono essere invocati da programmi presenti allo strato superiore, relativo alla gestione dell'input/output, e a loro volta effettuano delle chiamate alle primitive messe a disposizione dallo strato inferiore: il nucleo.

OGNI STRATO COME UNA MACCHINA VIRTUALE

Si dice anche che ogni strato è una macchina virtuale per gli strati superiori, nel senso che, a qualsiasi livello ci si collochi, gli strati sottostanti vengono visti come oggetto unico, come se fosse una macchina fisica (in realtà è una macchina virtuale), che fornisce le primitive (ovvero delle funzioni) attraverso le quali è possibile interagire con esso, che opera su particolari tipi di oggetti e accetta specifici comandi.

MACCHINA VIRTUALE

“Una macchina virtuale è quindi un oggetto costituito da una macchina fisica, in grado di eseguire operazioni fisiche vere e proprie, e da uno strato software che fornisce delle primitive a chi vuole utilizzare tale oggetto.”

Kernel

Con kernel (nucleo) si intende il “nocciolo” del sistema operativo che avvolge idealmente tutto l’hardware, partendo dalla CPU fino ai dispositivi fisici, e si occupa di interagire con i programmi applicativi che, ogni volta che necessitano di un servizio da parte di un dispositivo hardware, devono “passare attraverso lui”: i programmi utente non devono (e non possono) accedere direttamente ai dispositivi fisici, ma possono utilizzare solo dispositivi logici attraverso primitive di sistema che costituiscono il kernel.

Compiti del Kernel

Quando si sta eseguendo il codice del kernel si dice che il processore gira nel cosiddetto “modo supervisore”.
C ompiti del kernel:

- avvio e terminazione dei programmi (cioè la gestione dei processi);

- assegnazione della CPU ai diversi processi;

- sincronizzazione tra i processi;

- sincronizzazione dei processi con l’ambiente esterno.

Compiti del Kernel

Il kernel “isola” quindi l’hardware dal resto del sistema operativo: questo meccanismo permette di installare lo stesso sistema operativo su piattaforme diverse, a patto che ciascuna di esse abbia a disposizione un kernel specifico (questa è la base su cui si fonda la portabilità di un sistema operativo).

SHELL

L’utente può accedere alle funzioni di sistema solo attraverso la shell, che prende anche il nome di interfaccia utente. L’interfaccia utente può essere di due tipi, CUI (Character User Interface) o GUI (Graphical User Interface)

SHELL - INTERFACCIA CUI (character user interface)

le interfacce grafiche di tipo CUI sono tipiche dei sistemi operativi a linea di comando, come per esempio MS-DOS, Unix e Linux (nelle vecchie distribuzioni), che presentano un invito, o prompt;

SHELL - INTERFACCIA GUI (graphic user interface)

le interfacce grafiche di tipo GUI sono tipiche dei sistemi operativi user friendly, come per esempio Windows, macOS e Linux (nelle distribuzioni più recenti).

I SISTEMI OPERATIVI IN COMMERCIO

I SO più adatti per la gestione delle reti sono Linux e Windows nella versione Server; per la sicurezza dei dati Unix; per la grafica, macOS; Windows per le applicazioni in generale; iOS e Android per la gestione dei sistemi mobile